受力分析导学案(教师版、带答案)
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班级
【课题】受力分析(教师用)
班级姓名学号
[目标定位] 1.进一步熟练判定弹力方向,能根据平衡法、假设法确定弹力的有无和方向.2.进一步熟练掌握静摩擦力、滑动摩擦力方向的判定和大小的计算.3.学会对物体进行受力分析.
一、几种常见弹力的方向
1.弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线相重合,指向弹簧恢复原状的方向.
2.轻绳对物体的弹力方向,沿绳指向绳收缩的方向.
3.面与面接触时弹力的方向,垂直于接触面并指向受力物体;点与面接触时弹力的方向,过接触点垂直于接触面(或接触面的切面)并指向受力物体.
4.轻杆对物体的弹力的方向不一定(填“一定”或“不一定”)沿杆.
二、静摩擦力
1.运动的物体可以(填“可以”或“不可以”)受静摩擦力.
2.静摩擦力可以是阻力,也可以是动力.
3.静摩擦力的方向可以与运动方向相反,也可以与运动方向相同,但一定跟相对运动趋势的方向相反.
4.静摩擦力的大小随着产生静摩擦力的外力的变化而变化,但有一最大值F max,静摩擦力的范围为0 三、滑动摩擦力 1.静止的物体可以(“可以”或“不可以”)受滑动摩擦力. 2.滑动摩擦力可以是阻力,也可以是动力. 3.滑动摩擦力的方向可以与运动方向相反,也可以与运动方向相同,但一定跟相对运动的方向相反. 4.滑动摩擦力F=μF N,F与正压力F N成正比. 一、弹力有无的判定 1.对于形变比较明显的情况,我们采用直接法进行判断,即根据弹力产生的条件判断:(1)物体间相互接触;(2)发生弹性形变. 2.对于形变不明显的情况,可用利用假设法进行判断: (1)假设无弹力:在接触处将与研究对象接触的另一物体去掉,看物体还能否在原位置保持原来的状态,若能保持原来的状态则说明物体间无弹力作用;否则,有弹力作用. (2)假设有弹力:假设与研究对象接触的物体对研究对象施加了弹力,画出假设状态下的受力分析图,判断受力情况与所处状态是否矛盾,若矛盾,则不存在弹力;若不矛盾,则存在弹力. 例1判断图1中小球是否受到弹力作用,若受到弹力,请指出其施力物体(不考虑摩擦). 图1 解析因为各接触面间的形变属于微小形变,所以采用假设法来判断小球是否受斜面的弹力.假设小球与斜面间无弹力,将三个图中的斜面去掉,则甲图中小球无法在原位置静止,乙和丙两图中小球仍静止.因此:甲图中小球受到斜面的弹力,施力物体是斜面,同时受细绳的弹力,施力物体是细绳;乙图中小球只受到细绳的弹力,施力物体是细绳,不受斜面的弹力;丙图中小球只受水平面的弹力,施力物体是水平面,不受斜面的弹力. 答案见解析 借题发挥(1)不要误认为只要有接触就一定存在弹力作用,而忽略了弹力产生的另一个条件——发生弹性形变. (2)不要误认为只要有形变就有弹力,而忽略了弹力产生的必要条件——弹性形变. 针对训练如图所示,各接触面是光滑的且物体均处于静止状态,则A、B间可能有弹力作用的是() 解析假设A、B间无弹力,撤去B物体之后,A、C选项中的A球均能保持原来的状态,所以A、C选项中两物体间无弹力作用;B、D选项中,撤去B物体之后,A球均不能保持原来的静止状态,所以B、D选项中,两物体间存在弹力. 答案BD 二、静摩擦力有无及方向的判断 1.静摩擦力产生的条件:接触面间有压力、粗糙且有相对运动趋势. 2.平衡条件法 当相互接触的两物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,可根据二力平衡条件判断静摩擦力的存在与否及其方向. 3.假设法 利用假设法进行判断时,可按以下思路进行分析: 例2如图2所示,A、B叠放在水平面上,水平力F作用在A上,使二者一起向左做匀速直线运动,下列说法正确的是() 图2 A.A、B之间无摩擦力 B.A受到的静摩擦力水平向右 C.B受到A的静摩擦力水平向左 D.地面对B的滑动摩擦力水平向右 解析对A物体:由于A匀速运动,由二力平衡可知,B对A的摩擦力必与F等大反向,故 A错误,B正确;对B物体:由力的作用的相互性,B对A的摩擦力一定与A对B的摩擦力反向,故B受到A的摩擦力水平向左,故C正确;对A、B整体受力分析,由于A、B一起向左匀速运动,则地面对B有滑动摩擦力,且水平向右,故D正确. 答案BCD 三、摩擦力的计算 1.计算摩擦力时,应先判断是静摩擦力还是滑动摩擦力. 2.静摩擦力用平衡条件计算,其大小只与平行于接触面方向的力有关,与垂直接触面方向的力无关.静摩擦力在0 3.滑动摩擦力用F=μF N计算,其中F N为接触面受到的正压力.或用平衡条件计算,其大小只与垂直接触面方向的力有关,与平行接触面方向的力无关. 例3如图3所示,用水平力F将木块压在竖直墙壁上,已知木块的重力G=6N,木块与墙壁间的动摩擦因数μ=0.25,求: 图3 (1)当F=25N时,木块静止,木块受到的摩擦力多大? (2)当F增大为30N时,木块仍静止,木块受到的摩擦力多大? (3)当F=10N时木块沿墙面下滑,此时木块受到的摩擦力多大? 解析分析木块的受力情况,如图所示. (1)(2)木块静止,根据二力平衡,竖直方向上的静摩擦力等于重力,F f=G=6N,与压力大小无关. (3)木块沿墙面下滑时,木块与墙壁间的摩擦力为滑动摩擦力, F f=μF N F N=F 所以F f=μF=0.25×10N=2.5N. 答案(1)6N(2)6N(3)2.5N 四、物体的受力分析 1.明确研究对象,即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况,研究对象可以是单个物体(质点、结点),也可以是两个(或多个)物体组成的整体. 2.隔离分析:将研究对象从周围物体中隔离出来,分析周围有哪些物体对它施加了力的作用. 3.按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序,依据各力的方向,画出各力的示意图. 例4如图4所示,直角三棱柱A放在水平地面上,光滑球B放在三棱柱和光滑竖直墙壁之